Co to jest trawienie chemiczne i jak działa?

Wybór odpowiedniej technologii będzie zależał nie tylko od rodzaju obrabianego metalu, ale także od jego grubości, wymaganej jakości cięcia i szybkości, z jaką operacja produkcyjna musi zostać zakończona.

W ostatecznym rozrachunku istnieją jednak pewne dane, jeśli chodzi o wybór procesu. Koszt części i jakość są kluczowymi i dość uniwersalnymi czynnikami, a klient jest sędzią i ławą przysięgłych przy ocenie sukcesu ostatecznie wybranej technologii produkcji.

Czym jest trawienie chemiczne?

Trawienie chemiczne to technologia obróbki metalu, która pozwala na wytwarzanie płaskich elementów bez naprężeń poprzez selektywne trawienie za pomocą maski fotorezystywnej. Szczególnie dobrze nadaje się do produkcji precyzyjnych części, takich jak siatki i siatki, ramy ołowiane, bipolarne ogniwa paliwowe i płytowe wymienniki ciepła, precyzyjne sprężyny, podkładki i uszczelki oraz części dekoracyjne, takie jak wykończenia wnętrz samochodów.

Proces trawienia krok po kroku

• Najpierw blacha jest czyszczona, a następnie laminowana fotorezystem, polimerem wrażliwym na światło
• Fotorezyst jest następnie naświetlany światłem UV, które przenosi obraz CAD komponentu
• Obszary nienaświetlonego materiału są usuwane (wywoływane) w celu odsłonięcia surowego metalu.
• Arkusz jest spryskiwany środkiem wytrawiającym, który selektywnie usuwa niezabezpieczony metal
• Pozostały fotorezyst jest usuwany (stripped), aby odsłonić końcowy wytrawiony element

Zalety w porównaniu z tradycyjną obróbką blach

W porównaniu z konwencjonalnymi procesami produkcyjnymi, trawienie chemiczne ma wiele nieodłącznych zalet, wśród których kluczowymi są zdolność do produkcji części bez pogarszania właściwości materiału, fakt, że prawie nie ma ograniczeń co do złożoności części oraz zdolność do przetwarzania szerokiej gamy metali i stopów.

Metale nadające się do trawienia obejmują:

• Stale austenityczne, ferrytyczne i martenzytyczne
• Miedziaki, mosiądz i nikle
• Metale trudne w obróbce, takie jak tytan i aluminium
• Stopy wysokotemperaturowe, takie jak Inconel

Patrząc na każdą z konwencjonalnych technologii przetwarzania, każda z nich ma szereg wad, takich jak degradacja przetwarzanego materiału z powodu dużego uderzenia lub w przypadku cięcia laserowego użycie intensywnego ciepła. Innym kluczowym czynnikiem różnicującym jest jednak obszar oprzyrządowania, który można zilustrować porównując trawienie chemiczne do tłoczenia. Oprzyrządowanie do trawienia chemicznego jest cyfrowe, więc nie ma potrzeby rozpoczynania cięcia drogich i trudnych do dostosowania form stalowych. Oznacza to, że duże ilości produktów mogą być reprodukowane przy absolutnie zerowym zużyciu narzędzi, zapewniając, że pierwsza i milionowa wyprodukowana część są dokładnie takie same.

Ponadto, ponieważ oprzyrządowanie jest "wirtualne", można je dostosowywać i zmieniać niezwykle szybko i ekonomicznie, dzięki czemu idealnie nadaje się do wszystkiego, od serii prototypowych po duże serie produkcyjne. Pozwala to na optymalizację projektu bez ponoszenia kosztów finansowych i pomaga zapewnić strategię wejścia na rynek o niskim ryzyku, a także ułatwia aktualizację produktu. Czas realizacji przy użyciu narzędzi fotograficznych jest o około 90% krótszy niż w przypadku części tłoczonych. Tłoczenie wymaga znacznych inwestycji w produkcję form, co jest nie tylko kosztowne, ale w niektórych przypadkach może zająć od sześciu do dziesięciu miesięcy, w porównaniu z kilkoma godzinami w przypadku trawienia.

<blockquote”>

Oprzyrządowanie do trawienia chemicznego jest kluczowym bodźcem do swobody projektowania, wraz z możliwością wytwarzania produktów, które mogą wydawać się niemożliwie skomplikowane

Swoboda projektowania

Oszczędność i możliwość dostosowania narzędzi do trawienia chemicznego jest kluczowym bodźcem do swobody projektowania, wraz z możliwością wytwarzania produktów, które mogą wydawać się niemożliwie skomplikowane. Koszt tworzenia prototypów jest niski i nie ma bariery wejścia w tę technologię, a złożone projekty powstają w ciągu kilku dni, a iteracje projektów w ciągu kilku godzin. Być może kluczową wadą dla przemysłu w ogóle jest to, że w wielu przypadkach trawienie chemiczne nie jest częścią repertuaru niektórych inżynierów, a z tego powodu innowacje mogą być nieco zahamowane. Trawienie chemiczne otwiera drzwi dla innowacji i odsuwa bariery, które ograniczają wielu inżynierów projektantów i pozwala na produkcję części, które wielu uważało za niemożliwe.

Złożoność bez kosztów

Wiele współczesnych produktów jest niezwykle złożonych, a także bardzo delikatnych. Złożoność geometryczna i wymóg niezwykle dokładnych tolerancji i precyzji oznaczają, że trawienie chemiczne jest nie tylko "potencjalnie" pożądanym procesem produkcyjnym, ale w rzeczywistości jest "jedyną" technologią umożliwiającą wytwarzanie niektórych produktów.

Przyjrzyjmy się bliżej zagadce złożoności.

Zazwyczaj podczas tłoczenia złożoność części zwiększa koszty, niezależnie od tego, czy chodzi o zastosowania nisko-, średnio- czy wysokonakładowe. Złożoność produktu oznacza konieczność zastosowania złożonego narzędzia do formowania, a złożone oprzyrządowanie oznacza zwiększone koszty, zwiększone ryzyko awarii narzędzia i wydłużony czas realizacji w celu uzyskania zadowalającego efektu końcowego. Na trawienie chemiczne nie ma wpływu poziom złożoności narzędzia i nie ma różnicy pod względem kosztów lub czasu realizacji, jak złożona jest geometria części, a tym samym złożoność oprzyrządowania cyfrowego.

Wytrawianie chemiczne umożliwia uzyskanie drobniejszych szczegółów niż jest to możliwe w przypadku tłoczenia, a wszystko to przy minimalnej, jeśli w ogóle, degradacji i deformacji obrabianego metalu oraz niewielkim lub zerowym prawdopodobieństwie powstania zadziorów lub wad. Wskaźniki awaryjności są minimalne, a w przeciwieństwie do procesu tłoczenia, każda wyprodukowana część jest absolutnie płaska, co w niektórych zastosowaniach jest absolutnie niezbędne.

Oczywiście tłoczenie ma swoje miejsce. Podczas gdy "sweet spot" trawienia chemicznego polega na wytwarzaniu złożonych części w małych i średnich seriach produkcyjnych, w bardzo dużych seriach, w których koszt oprzyrządowania jest uzasadniony i gdzie projekty nie są zbyt skomplikowane, tłoczenie zazwyczaj stanowi bardziej ekonomiczny proces.

Zasadniczo tłoczenie polega na wytwarzaniu produktu poprzez wciśnięcie podłoża do formy. Trawienie chemiczne jest znacznie bardziej skomplikowanym procesem, stąd jego zdolność do stosowania w przypadku złożonych geometrii i osiągania wymagających poziomów precyzji.